1、Java为什么属于编译型+解释型的高级语言?Class类文件结构理解

标签：rap   结构化   64位   table   catch   vol   完成   attr   进制   

1、Java为什么属于编译型+解释型的高级语言?
   这个编译器编译之后，生成的类文件不能直接在对应的平台上运行，而是通过JVM来翻译才能在对应的平台上运行，而这个翻译大多数时候是解释的过程，但是也会有编译，称之为运行时编译，即JIT(Just In Time)。综上所述，Java是一门编译型+解释型的高级语言。
   备注：各种不同平台的Java虚拟机，以及所有平台都统一支持的程序存储格式—字节码（Byte Code）是构成平台无关性的基石。
   思考：为什么越来越多的程序语言选择了与操作系统和机器指令集无关的、平台中立的格式作为程序编译后的存储格式？
       时至今日，商业企业和开源机构已经在Java语言之外发展出一大批运行在Java虚拟机之上的语言，如Kotlin、Clojure、Groovy、JRuby、JPython、Scala等；实现语言无关性的基础仍然是虚拟机和字节码存储格式。Java虚拟机不与包括Java语言在内的任何程序语言绑定，它只与“Class文件”这种特定的二进制文件格式所关联，Class文件中包含了Java虚拟机指令集、符号表以及若干其他辅助信息。基于安全方面的考虑，《Java虚拟机规范》中要求在Class文件必须应用许多强制性的语法和结构化约束，但图灵完备的字节码格式，保证了任意一门功能性语言都可以表示为一个能被Java虚拟机所接受的有效的Class文件。例如：使用Java编译器可以把Java代码编译为存储字节码的Class文件，使用JRuby等其他语言的编译器一样可以把它们的源程序代码编译成Class文件。虚拟机丝毫不关心Class的来源是什么语。
       Java语言中的各种语法、关键字、常量变量和运算符号的语义最终都会由多条字节码指令组合来表达，这决定了字节码指令所能提供的语言描述能力必须比Java语言本身更加强大才行。因此，有一些Java语言本身无法有效支持的语言特性并不代表在字节码中也无法有效表达出来，这为其他程序语言实现一些有别于Java的语言特性提供了发挥空间。
2、 javac、java、javap命令
   a.javac是用来编译.java文件
      javac -encoding utf-8 -d . ClassStructure.java
   b.java 执行java.class 文件
      java com/zj/weblearn/test/ClassStructure
      备注：使用 java 命令运行一个.class文件，需要使用该类的全限定类名，同时需要在当前路径下有该类的包层次文件夹。这就必须要求编译时使用 -d 选项，否则需要手动建立包层次文件夹。
   c.javap 用于帮助开发者深入了解 Java 编译器的机制
     涉及的三个参数：
      -c：分解方法代码，即显示每个方法具体的字节码
      -public | protected | package | private：用于指定显示哪种级别的类成员
      -verbose：指定显示更进一步的详细信息
      示列：javap -c com/zj/weblearn/test/ClassStructure 输出信息显示如下
           javap -c -verbose com/zj/weblearn/test/ClassStructure
3、Class类文件结构：
   　　任何一个Class文件都对应着唯一的一个类或接口的定义信息，但是反过来说，类或接口并不一定都得定义在文件里（譬如类或接口也可以动态生成，直接送入类加载器中）。也就是说它完全不需要以磁盘文件的形式存在。class文件的是一组8位为基础单位的二进制流。各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用8个字节以上空间的数据项时，则会按照高位在前的方式分割成若干个8个字节进行存储。
   《Java虚拟机规范》规定，Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据，这种伪结构中只有两种数据类型：“无符号数”和“表”。
   a.无符号数：属于基本数据类型。以u1、u2、u4、u8分别代表1、2、4、8个字节的无符号数，用来描述数字、索引引用、数量值或者按照utf-8编码构成的字符串值。
   b.表：是由多个无符号数或者其他表做为数据项构成的复合结构数据，以“_info”结尾。用于描述有层次关系的复合结构的数据。
   无论是无符号数还是表，当需要描述同一类型但数量不定的多个数据时，经常会使用一个前置的容量计数器加若干个连续的数据项的形式，这时候称这一系列连续的某一类型的数据为某一类型的“集合”。Class的结构不像XML等描述语言，由于它没有任何分隔符号，所以Class文件表中数据项，无论是顺序还是数量，甚至于数据存储的字节序（Byte Ordering，Class文件中字节序为Big-Endian）这样的细节，都是被严格限定的，哪个字节代表什么含义，长度是多少，先后顺序如何，全部都不允许改变。
   class文件表中数据项(7个)的理解：
   1) 魔数：每个class文件的前四个字节称为魔数，其四个字节存储的是class文件的版本号。第5和第6个字节是次版本号，第7和第8个字节是主版本号。从JDK 9开始，Javac编译器不再支持使用-source参数编译版本号小于1.5的源码。jdk6对应的版本号为50，每升级一个版本，版本号值加1，JDK13的版本号是57。
   2) 常量池：主次版本之后是常量池入口，常量池可以理解为class文件的资源仓库。它是class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型，通常也是占用Class文件空间最大的数据项目之一，另外，它还是在Class文件中第一个出现的表类型数据项目。常量池中的数量不固定，所以在常量池的入口需要放置一项u2类型的数据，代表常量池容量计数值。与Java中语言习惯不同，这个容量计数是从1而不是0开始。在Class文件格式规范制定之时，设计者将第0项常量空出来是有特殊考虑的，这样做的目的在于，如果后面某些指向常量池的索引值的数据在特定情况下需要表达“不引用任何一个常量池项目”的含义，可以把索引值设置为0来表示。Class文件结构中只有常量池的容量计数是从1开始，对于其他集合类型，包括接口索引集合、字段表集合、方法表集合等的容量计数都与一般习惯相同，是从0开始。
   　　常量池主要存放两大类常量：字面量 literal 和 符号引用 symbolic references：
   　　a.字面量：接近于java语言层面的常量概念。如：整型字面量、浮点型字面量、长整型字面量、双精度浮点型字面量、字符串类型字面量
   　　b.符号引用：属于编译原理方面的概念，主要包括下面6类常量：
    　　　　.被模块导出或者开放的包（Package）
    　　　　·类和接口的全限定名（Fully Qualified Name）
    　　　　·字段的名称和描述符（Descriptor）
    　　　　·方法的名称和描述符
    　　　　·方法句柄和方法类型（Method Handle、Method Type、Invoke Dynamic）
    　　　　·动态调用点和动态常量（Dynamically-Computed Call Site、Dynamically-Computed Constant）
    　　备注:常量池类型所对应的标志就是字节码中对应的标识常量类型的数字。
   　　Java代码在进行Javac编译的时候，并不像C和C++那样有“连接”这一步骤，而是在虚拟机加载Class文件的时候进行动态连接。也就是说，在Class文件中不会保存各个方法、字段最终在内存中的布局信息，这些字段、方法的符号引用不经过虚拟机在运行期转换的话是无法得到真正的内存入口地址，也就无法直接被虚拟机使用的。当虚拟机做类加载时，将会从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析、翻译到具体的内存地址之中。常量池中每一项常量都是一个表，最初常量表中共有11种结构各不相同的表结构数据，后来为了更好地支持动态语言调用，后来不断其他动态语言相关的常量。截至JDK13，常量表中分别有17种不同类型的常量。
    　 由于Class文件中方法、字段等都需要引用CONSTANT_Utf8_info型常量来描述名称，所以CONSTANT_Utf8_info型常量的最大长度也就是Java中方法、字段名的最大长度。而这里的最大长度就是length的最大值，既u2类型能表达的最大值65535。所以Java程序中如果定义了超过64KB英文字符的变量或方法名，即使规则和全部字符都是合法的，也会无法编译。

   3) 访问标识：
       常量池之后的2个字节，代表访问标识。用来识别类或者接口层次的访问信息。包括这个class是类还是接口，是否为public或者abstract。如果是类的话，是否被声明为final等。
   access_flags中一共有16个标志位可以使用，当前只定义了其中9个，没有使用到的标志位要求一律为零。

   4) 类索引(this_class)、父类索引(super_class)、接口索引集合，class文件由这三个数据项来确定这个类的继承关系;
      a.类索引、父类索引都是一个u2类型的数据。类索引用于确定这个类的全限定名，父类索引用于确定这个类的父类的全限定名。由于java语言不允许多继承，所以父类索引只有一个。除了java.lang.Object之外，所有的Java类都有父类，因此除了java.lang.Object外，所有Java类的父类索引都不为0。
      b.接口索引集合是一组u2类型数据的集合。接口索引用来描述这个类实现了哪些接口。这些被实现的接口将按implements关键字（如果这个Class文件表示的是一个接口，则应当是extends关键字）后的接口顺序从左到右排列在接口索引集合中。
      类索引、父类索引和接口索引集合都按顺序排列在访问标志之后，类索引和父类索引用两个u2类型的索引值表示，它们各自指向一个类型为CONSTANT_Class_info的类描述符常量，通过CONSTANT_Class_info类型的常量中的索引值可以找到定义在CONSTANT_Utf8_info类型的常量中的全限定名字符串。
      对于接口索引集合，入口的第一项u2类型的数据为接口计数器（interfaces_count），表示索引表的容量。如果该类没有实现任何接口，则该计数器值为0，后面接口的索引表不再占用任何字节。

   5)字段表：用于描述接口或者类中声明的变量。Java语言中的“字段”（Field）包括类级变量以及实例变量，但不包括在方法内部声明的局部变量。
       字段可以包括的修饰符有字段的作用域（public、private、protected修饰符）、是实例变量还是类变量（static修饰符）、可变性（final）、并发可见性（volatile修饰符，是否强制从主内存读写）、可否被序列化（transient修饰符）、字段数据类型（基本类型、对象、数组）、字段名称。上述这些信息中，各个修饰符都是布尔值，要么有某个修饰符，要么没有，很适合使用标志位来表示。而字段叫做什么名字、字段被定义为什么数据类型，这些都是无法固定的，只能引用常量池中的常量来描述。
       类的全限定名：仅仅是把类全名中的“.”替换成了“/”而已。
       简单名称：则就是指没有类型和参数修饰的方法或者字段名称，这个类中的inc()方法和m字段的简单名称分别就是“inc”和“m”。
       描述符：描述符的作用是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表（包括数量、类型以及顺序）和返回值。基本数据类型（byte、char、double、float、int、long、short、boolean）以及代表无返回值的void类型都用一个大写字符来表示，而对象类型则用字符L加对象的全限定名来表示。对于数组类型，每一维度将使用一个前置的“[”字符来描述。用描述符来描述方法时，按照先参数列表、后返回值的顺序描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组小括号“()”之内。
       字段表集合中不会列出从父类或者父接口中继承而来的字段，但有可能出现原本Java代码之中不存在的字段，譬如在内部类中为了保持对外部类的访问性，编译器就会自动添加指向外部类实例的字段。另外，在Java语言中字段是无法重载的，两个字段的数据类型、修饰符不管是否相同，都必须使用不一样的名称，但是对于Class文件格式来讲，只要两个字段的描述符不是完全相同，那字段重名就是合法的。

   6)方法表：
       方法表的结构如同字段表一样，依次包括访问标志（access_flags）、名称索引（name_index）、描述符索引（descriptor_index）、属性表集合（attributes）几项。方法中的java代码，经过编译器编译成字节码指令后，存放在方法属性表中一个名为code的属性里。因为volatile关键字和transient关键字不能修饰方法，所以方法表的访问标志中没有了 ACC_VOLATILE标志和ACC_TRANSIENT标志。与之相对，synchronized、native、strictfp和abstract 关键字可以修饰方法，方法表的访问标志中也相应地增加了ACC_SYNCHRONIZED、ACC_NATIVE、ACC_STRICTFP和ACC_ABSTRACT标志。
       方法里的Java代码，经过Javac编译器编译成字节码指令之后，存放在方法属性表集合中一个名为“Code”的属性里面，属性表作为Class文件格式中最具扩展性的一种数据项目。与字段表集合相对应地，如果父类方法在子类中没有被重写（Override），方法表集合中就不会出现来自父类的方法信息。但同样地，有可能会出现由编译器自动添加的方法，最常见的便是类构造器“<clinit>()”方法和实例构造器“<init>()”方法。
       在Java语言中，要重载（Overload）一个方法，除了要与原方法具有相同的简单名称之外，还要求必须拥有一个与原方法不同的特征签名 [2] 。特征签名是指一个方法中各个参数在常量池中的字段符号引用的集合，也正是因为返回值不会包含在特征签名之中，所以Java语言里面是无法仅仅依靠返回值的不同来对一个已有方法进行重载的。但是在Class文件格式之中，特征签名的范围明显要更大一些，只要描述符不是完全一致的两个方法就可以共存。也就是说，如果两个方法有相同的名称和特征签名，但返回值不同，那么也是可以合法共存于同一个Class文件中的。

   7)属性表：
       class文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息。与Class文件中其他的数据项目要求严格的顺序、长度和内容不同，属性表集合的限制稍微宽松一些，不再要求各个属性表具有严格顺序，并且《Java虚拟机规范》允许只要不与已有属性名重复，任何人实现的编译器都可以向属性表中写入自己定义的属性信息，Java虚拟机运行时会忽略掉它不认识的属性。为了能正确解析Class文件，《Java虚拟机规范》最初只预定义了9项所有Java虚拟机实现都应当能识别的属性，而在最新的《Java虚拟机规范》的Java SE 12版本中，预定义属性已经增加到29项。
       对于每一个属性，它的名称都要从常量池中引用一个CONSTANT_Utf8_info类型的常量来表示，而属性值的结构则是完全自定义的，只需要通过一个u4的长度属性去说明属性值所占用的位数即可。Java程序方法体里面的代码经过Javac编译器处理之后，最终变为字节码指令存储在Code属性内。Code属性出现在方法表的属性集合之中，但并非所有的方法表都必须存在这个属性，譬如接口或者抽象类中的方法就不存在Code属性。
       7.1)Code属性表
       a.max_stack代表了操作数栈（Operand Stack）深度的最大值。在方法执行的任意时刻，操作数栈都不会超过这个深度。虚拟机运行的时候需要根据这个值来分配栈帧（Stack Frame）中的操作栈深度。
       b.max_locals代表了局部变量表所需的存储空间。在这里，max_locals的单位是变量槽（Slot），变量槽是虚拟机为局部变量分配内存所使用的最小单位。对于byte、char、float、int、short、boolean和 returnAddress等长度不超过32位的数据类型，每个局部变量占用一个变量槽，而double和long这两种64位的数据类型则需要两个变量槽来存放。方法参数（包括实例方法中的隐藏参数“this”）、显式异常处理程序的参数（Exception Handler Parameter，就是try-catch语句中catch块中所定义的异常）、方法体中定义的局部变量都需要依赖局部变量表来存放。注意，并不是在方法中用了多少个局部变量，就把这些局部变量所占变量槽数量之和作为max_locals的值，操作数栈和局部变量表直接决定一个该方法的栈帧所耗费的内存，不必要的操作数栈深度和变量槽数量会造成内存的浪费。Java虚拟机的做法是将局部变量表中的变量槽进行重用，当代码执行超出一个局部变量的作用域时，这个局部变量所占的变量槽可以被其他局部变量所使用，Javac编译器会根据变量的作用域来分配变量槽给各个变量使用，根据同时生存的最大局部变量数量和类型计算出max_locals的大小。
        c.code_length和code用来存储Java源程序编译后生成的字节码指令。code_length代表字节码长度，code是用于存储字节码指令的一系列字节流。
        注：字节码指令：那顾名思义每个指令就是一个u1类型的单字节，当虚拟机读取到code中的一个字节码时，就可以对应找出这个字节码代表的是什么指令，并且可以知道这条指令后面是否需要跟随参数，以及后续的参数应当如何解析。我们知道一个u1数据类型的取值范围为0x00～0xFF，对应十进制的0～255，也就是一共可以表达256条指令。《Java虚拟机规范》已经定义了其中约200条编码值对应的指令含义，编码与指令之间的对应关系可查虚拟机字节码指令表。
        如果把一个Java程序中的信息分为代码（Code，方法体里面的Java代码）和元数据（Metadata，包括类、字段、方法定义及其他信息）两部分，那么在整个Class文件里，Code属性用于描述代码，所有的其他数据项目都用于描述元数据；
        Java语言里面的潜规则：在任何实例方法里面，都可以通过“this”关键字访问到此方法所属的对象。这个访问机制对Java程序的编写很重要，而它的实现非常简单，仅仅是通过在Javac编译器编译的时候把对this关键字的访问转变为对一个普通方法参数的访问，然后在虚拟机调用实例方法时自动传入此参数而已。因此在实例方法的局部变量表中至少会存在一个指向当前对象实例的局部变量，局部变量表中也会预留出第一个变量槽位来存放对象实例的引用，所以实例方法参数值从1开始计算。
        7.2)Exceptions属性
            Exceptions属性是在方法表中与Code属性平级的一项属性Exceptions属性的作用是列举出方法中可能抛出的受查异常（Checked Excepitons）， 也就是方法描述时在throws关键字后面列举的异常。Exceptions属性结构中的exception_index_table是一个指向常量池中CONSTANT_Class_info型常量的索引，代表了该受查异常的类型。
        7.3)LineNumberTable属性
            用于描述Java源码行号与字节码行号（字节码的偏移量）之间的对应关系。LineNumberTable属性结构中的：line_number_info表包含start_pc和line_number两个u2类型的数据项，前者是字节码行号，后者是Java源码行号
        7.4)LocalVariableTable及LocalVariableTypeTable属性
            a.LocalVariableTable属性用于描述栈帧中局部变量表的变量与Java源码中定义的变量之间的关系。LocalVariableTable属性结构中的local_variable_info项目代表了一个栈帧与源码中的局部变量的关联。
            local_variable_info项目结构中start_pc和length属性分别代表了这个局部变量的生命周期开始的字节码偏移量及其作用范围覆盖的长度，两者结合起来就是这个局部变量在字节码之中的作用域范围；name_index和descriptor_index都是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，分别代表了局部变量的名称以及这个局部变量的描述符；index是这个局部变量在栈帧的局部变量表中变量槽的位置，当这个变量数据类型是64位类型时（double和long），它占用的变量槽为index和index+1两个。
            b.在JDK 5引入泛型之后，LocalVariableTable属性增加了一个“姐妹属性”-LocalVariableTypeTable。这个新增的属性结构与LocalVariableTable非常相似，仅仅是把记录的字段描述符的descriptor_index替换成了字段的特征签名（Signature）。对于非泛型类型来说，描述符和特征签名能描述的信息是能吻合一致的，但是泛型引入之后，由于描述符中泛型的参数化类型被擦除掉 [3] ，描述符就不能准确描述泛型类型了。因此出现了LocalVariableTypeTable属性，使用字段的特征签名来完成泛型的描述。

        7.5)SourceFile及SourceDebugExtension属性
            SourceFile属性用于记录生成这个Class文件的源码文件名称，SourceFile属性结构中的sourcefile_index数据项是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，常量值是源码文件的文件名。为了方便在编译器和动态生成的Class中加入供程序员使用的自定义内容，在JDK 5时，新增了SourceDebugExtension属性用于存储额外的代码调试信息。例如使用非Java语言编写的JSP文件调试时，需要编译成字节码运行。Java虚拟机为程序提供了一个进行调试的标准机制，使用SourceDebugExtension属性就可以用于
 存储这个标准所新加入的调试信息，譬如让程序员能够快速从异常堆栈中定位出原始JSP中出现问题的行号。SourceDebugExtension属性结构中的debug_extension存储的就是额外的调试信息，是一组通过变长UTF-8格式来表示的字符串。一个类中最多只允许存在一个SourceDebugExtension属性。
        7.6)ConstantValue属性
            ConstantValue属性的作用是通知虚拟机自动为静态变量赋值。只有被static关键字修饰的变量（类变量）才可以使用这项属性。
            注：类似“int x=123”和“static int x=123”这样的变量定义在Java程序里面是非常常见的事情，但虚拟机对这两种变量赋值的方式和时刻都有所不同。
            a.对非static类型的变量（也就是实例变量）的赋值是在实例构造器<init>()方法中进行的。
            b.对于类变量，则有两种方式可以选择：在类构造器<clinit>()方法中或者使用ConstantValue属性。
                目前Oracle公司实现的Javac编译器的选择是，如果同时使用final和static来修饰一个变量（按照习惯，这里称“常量”更贴切），并且这个变量的数据类型是基本类型或者java.lang.String的话，就将会生成ConstantValue属性来进行初始化；如果这个变量没有被final修饰，或者并非基本类型及字符串，则将会选择在<clinit>()方法中进行初始化。
            虽然有final关键字才更符合“ConstantValue”的语义，但《Java虚拟机规范》中并没有强制要求字段必须设置ACC_FINAL标志，只要求有ConstantValue属性的字段必须设置ACC_STATIC标志而已，对final关键字的要求是Javac编译器自己加入的限制。而对ConstantValue的属性值只能限于基本类型和String这点，其实并不能算是什么限制，这是理所当然的结果。因为此属性的属性值只是一个常量池的索引号，由于Class文件格式的常量类型中只有与基本属性和字符串相对应的字面量，所以就算ConstantValue属性想支持别的类型也无能为力。
            从ConstantValue属性结构结构中可以看出ConstantValue属性是一个定长属性，它的attribute_length数据项值必须固定为2。constantvalue_index数据项代表了常量池中一个字面量常量的引用，根据字段类型的不同，字面量可以是CONSTANT_Long_info、CONSTANT_Float_info、CONSTANT_Double_info、CONSTANT_Integer_info和CONSTANT_String_info常量中的一种。
        7.7)InnerClasses属性
            InnerClasses属性用于记录内部类与宿主类之间的关联。如果一个类中定义了内部类，那编译器将会为它以及它所包含的内部类生成InnerClasses属性。
            InnerClasses属性结构中的number_of_classes数据项代表需要记录多少个内部类信息，每一个内部类的信息都由一个inner_classes_info表进行描述；inner_class_info_index和outer_class_info_index都是指向常量池中CONSTANT_Class_info型常量的索引，分别代表了内部类和宿主类的符号引用；inner_name_index是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，代表这个内部类的名称，如果是匿名内部类，这项值为0。inner_class_access_flags是内部类的访问标志，类似于类的access_flags。
        7.8)Deprecated(对...强烈反对)及Synthetic(人造的)属性
            Deprecated属性用于表示某个类、字段或者方法，已经被程序作者定为不再推荐使用，它可以通过代码中使用“@deprecated”注解进行设置。Synthetic属性代表此字段或者方法并不是由Java源码直接产生的，而是由编译器自行添加的，在JDK 5之后，标识一个类、字段或者方法是编译器自动产生的，也可以设置它们访问标志中的ACC_SYNTHETIC标志位。编译器通过生成一些在源代码中不存在的Synthetic方法、字段甚至是整个类的方式，实现了越权访问（越过private修饰器）或其他绕开了语言限制的功能，这可以算是一种早期优化的技巧，其中最典型的例子就是枚举类中自动生成的枚举元素数组和嵌套类的桥接方法（Bridge Method）。所有由不属于用户代码产生的类、方法及字段都应当至少设置Synthetic属性或者ACC_SYNTHETIC标志位中的一项，唯一的例外是实例构造器“<init>()”方法和类构造器“<clinit>()”方法。
        7.9)StackMapTable属性
            StackMapTable属性在JDK 6增加到Class文件规范之中，它是一个相当复杂的变长属性，位于Code属性的属性表中。这个属性会在虚拟机类加载的字节码验证阶段被新类型检查验证器（Type Checker）使用，目的在于代替以前比较消耗性能的基于数据流分析的类型推导验证器。新的验证器在同样能保证Class文件合法性的前提下，省略了在运行期通过数据流分析去确认字节码的行为逻辑合法性的步骤，而在编译阶段将一系列的验证类型（Verification Type）直接记录在Class文件之中，通过检查这些验证类型代替了类型推导过程，从而大幅提升了字节码验证的性能。这个验证器在JDK 6中首次提供，并在JDK 7中强制代替原本基于类型推断的字节码验证器。
            StackMapTable属性中包含零至多个栈映射帧（Stack Map Frame），每个栈映射帧都显式或隐式地代表了一个字节码偏移量，用于表示执行到该字节码时局部变量表和操作数栈的验证类型。类型检查验证器会通过检查目标方法的局部变量和操作数栈所需要的类型来确定一段字节码指令是否符合逻辑约束。一个方法的Code属性最多只能有一个StackMapTable属性，否则将抛出ClassFormatError异常。

        7.10)Signature属性
            Signature属性在JDK 5增加到Class文件规范之中，它是一个可选的定长属性，可以出现于类、字段表和方法表结构的属性表中。在JDK 5里面大幅增强了Java语言的语法，在此之后，任何类、接口、初始化方法或成员的泛型签名如果包含了类型变量（Type Variable）或参数化类型（Parameterized Type），则Signature属性会为它记录泛型签名信息。之所以要专门使用这样一个属性去记录泛型类型，是因为Java语言的泛型采用的是擦除法实现的伪泛型，字节码（Code属性）中所有的泛型信息编译（类型变量、参数化类型）在编译之后都通通被擦除掉。使用擦除法的好处是实现简单（主要修改Javac编译器，虚拟机内部只做了很少的改动）、非常容易实现Backport，运行期也能够节省一些类型所占的内存空间。但坏处是运行期就无法像C#等有真泛型支持的语言那样，将泛型类型与用户定义的普通类型同等对待，例如运行期做反射时无法获得泛型信息。Signature属性就是为了弥补这个缺陷而增设的，现在Java的反射API能够获取的泛型类型，最终的数据来源也是这个属性。
        7.11)BootstrapMethods属性
            BootstrapMethods属性是在JDK 7时增加到Class文件规范之中，它是一个复杂的变长属性，位于类文件的属性表中。这个属性用于保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符。
        7.12)MethodParameters属性：
            MethodParameters属性是在JDK 8时新加入到Class文件格式中的，它是一个用在方法表中的变长属性。MethodParameters的作用是记录方法的各个形参名称和信息。该属性使得编译器可以（编译时加上-parameters参数）将方法名称也写进Class文件中，而且MethodParameters是方法表的属性，与Code属性平级的，可以运行时通过反射API获取。
        7.13)模块化相关属性
            JDK 9的一个重量级功能是Java的模块化功能，因为模块描述文件（module-info.java）最终是要编译成一个独立的Class文件来存储的，所以，Class文件格式也扩展了Module、ModulePackages和 ModuleMainClass三个属性用于支持Java模块化相关功能。
        7.14)运行时注解相关属性
            早在JDK 5时期，Java语言的语法进行了多项增强，其中之一是提供了对注解（Annotation）的支持。为了存储源码中注解信息，Class文件同步增加了RuntimeVisibleAnnotations、RuntimeInvisibleAnnotations、RuntimeVisibleParameterAnnotations和RuntimeInvisibleParameter-Annotations四个属性。到了JDK 8时期，进一步加强了Java语言的注解使用范围，又新增类型注解），所以Class文件中也同步增加了RuntimeVisibleTypeAnnotations和
  RuntimeInvisibleTypeAnnotations两个属性。
            运行时注解相关属性记录了类、字段或方法的声明上记录运行时可见注解，当我们使用反射API来获取类、字段或方法上的注解时，返回值就是通过这个属性来取到的。



参看资料：
https://blog.csdn.net/zhouxukun123/article/details/79121059
书籍：深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践第3版

1、Java为什么属于编译型+解释型的高级语言?Class类文件结构理解

标签：rap   结构化   64位   table   catch   vol   完成   attr   进制   

原文地址：https://www.cnblogs.com/jiarui-zjb/p/13627439.html